자동차 배터리 소모전력

Ⅰ. 질문

자동차의 경우 전력은 자가 발전 및 충전 방식으로 알고 있습니다.

혹시 주행 중 발전은 계속 되어 전력은 생산되어지는데 배터리의 용량은 이미 가득 차 있다..라고 한다면 주행 중 생산되는 전력은 어디로 가나요?

디젤차의 경우 (승합차 정도) 배터리 용량은 얼마나 되며 150W 의 전력을 추가로 꾸준히 필요하다고 한다면 현재 배터리 용량으로도 충분히 소화할 수 있는지 알고 싶습니다.

* 추가된 질문 *

초기 시동이 배터리 역할을 한 후 알터네이터가 전기 공급은 한다고 하시는데...

제가 가장 궁금한 것은 주행 중 150W 의 전력을 꾸준히 사용해야할 때 (자동차 내부 새로운 시스템 추가 설치)

알터네이터에서 생산되는 전력으로 충분히 소활할 수 있는지 궁금합니다.

예를 들어 150W의 소비 때문에 배터리에 충전될 너무 적다던지, 아니면 150W 의 소비 때문에 알터네이터에서 생산되는 것 외에 부족분을 배터리에서 추가로 소모가 된다던지,... 두 번째 같은 경우는 주행 중 방전 되겠네요.,;;

Ⅱ. 답변

1. 배터리 알터네이터 및 엔진관계

가. 배터리 역할

자동차가 시동이 걸리기 전에는 라디오 미등 깜박이 도어 시계 등의 전기장치가 배터리전기로 사용되다가 시동이 걸리고 나면 배터리임무는 알터네이터에 자동으로 넘겨주고 배터리는 충전만 하며 보통 배터리는2~3년 주기로 바꾸어 주는 것이 좋습니다.

그러므로 시동이 걸리기 전에는 배터리가 정상적이어야 합니다.

나. 알터네이터

엔진이 돌아가는 순간부터 알터네이터가 전기를 만들기 시작하고 엔진이 정상으로 돌아가면 배터리가 담당하던 전기공급은 알터네이터가 자동적으로 담당(이 부분을 꼭 명심 하시기를)하게 됩니다.

* 이유는 자동차의 경우 전기부하는 높은 전압에 동작하는 전기의 성질 을 가지고 있기 때문입니다(절대적 조건임).

또한 자동차는 배터리와 알터네이터가 병렬로 물려 있기 때문에 알터네이터 전압이 배터리 전압보다 절대적으로 높아야만 배터리가 충전이 잘됩니다.

그래서 이론적으로는 13.5V~14.1V 이지만 보통 14V~15V는 나옵니다.

여기서 만일에 알테네이터전압이 약하거나 또는 배터리전압 보다 낮으면 배터리는 충전을 못하게 되고 심하면 운행 도중에 시동이 꺼질 수 도 있습니다.

그렇기 때문에 운행 중에 여러 가지 전기장치(부하)를 무리하게 많이 사용하게 되면 진동이나 소음이 생기기도 하고 RPM이 흔들거리기도 하면서 힘이 떨어지고 연비가 나빠집니다.

2. 전력소모

가. 알타네이터와 엔진 관계

알터네이터가 돌아가야(필수) 전기가 만들어지고 알터네이터전압은 배터리전압보다 높아야 하고 보통 14V~15V는 나옵니다.

알터네이터는 엔진회전에 관계없이 전압이 일정하게 나오도록 설계되어 있는데 전압변동이 생기는 것은 엔진 성능상의 문제입니다.

알터네이터를 설계 할 때는 전압이 일정하도록 설계 하였고 전류에도 최대치가 있습니다.

가령 알터네이터 용량이 12V/60A라는 뜻은 엔진이 아무리 빨리 돌거나 약하게 돌아도 전압은 12V(14~15V) 전류는 60A를 넘지 않는다는 뜻입니다.

따라서 알터네이터는 소모 전력에 따라 전압은 일정하지만 전류는 변하게 되어 있습니다.

이를 수치로 설명하면 라이트가 12V/720W라고 한다면 알터네이터는 12V/60A 발전을 하여야 하지만 라이트가 12V/72W라면 이때 알터네이터는 12V/10A만 발전하여도 되며 나머지는 다른 전기장치에 사용을 하여도 된다(여유)는 의미가 됩니다.

*참고로 한전에서 공급하는 전주의 도란스에는 용량 한계가 있는데 주민들이 전기를 너무 많이 사용하면 도란스가 과부하에 못 견디어 불이 나거나 폭발하는 것이 바로 실 사례입니다.

3. 배터리의 충전방식과 전기부하의 동작 차이

가. 배터리 전기 충전

배터리는 물로 비유하면 물그릇이므로 용기에 담아질 물의 량은 한계가 있습니다.

그러므로 방전이 많이 된 배터리는 처음에는 많은 전류가 필요하므로 이때는 알테네이터는 전류를 많이 흘립니다.

그러다가 시간이 경과하여 그릇에 물(전류)이 차는 량이 줄어들므로 알터네이터가 만들어 내는 전류도 줄어듭니다.

나. 전기장치(전기부하)의 전기 소모

그러나 자동차를 운행하는데 사용되는 전기장치들은 제작시에 소모 전력이 정해져 있으므로 그 규격에 맞도록 전압과 전류가 일정하게 공급되어야 합니다.

예를 들어 12V/120W 라이트의 경우 알테네이터가 공급해야 하는 전압은 12V에 전류는 10A 가 흘러야 정상인데 이때 에어컨 앰프 기타 전기장치를 동시에 사용하게 되면 알터네이터가 만들어내는 전류는 한계가 있다고 했으므로 라이트에 공급되는 전류는 10A에도 못 미치거나 많이 부족하게 되므로 라이트가 어두워지는 것입니다.

* 참고로 전기공식에서 W(전력) = V(전압) × I(전류)이지만 이것은 어디까지나 공식에 지나지 않습니다.

그러므로 무조건 전기공식으로만 생각하면 안 되는 것입니다.

하나의 예를 들면 에어컨을 키면 차가 힘이 줄어드는 것은 에어컨이 전기를 너무 많이 소모하기 때문인데 알터네이터가 무한대로 전기를 만들어 낸다면 전기 부족이 없으므로 힘은 딸리지 않아야 합니다.

4. 기타 상식

가. CC : Cubic Centimeter의 약자로 미국에서 자동차의 배기량으로 사용하였으나 우리나라가 계랑단위를 통일하면서 CC=㎤

나. 마력 : 한 마리의 말이 끄는 힘을 기준으로 표기하였지만 전력과 비교하면 "1마력= 735.5W"로 표기가 됩니다.

정부가 계량형 단위를 통일을 시킨다고 하니 앞의 전력계산에서 W와 엔진출력에서 사용하는 W는 같은 뜻으로 사용된다는 것을 이해하시기 바랍니다.

** 추가 답변

1. 질문내용

초기 시동시 배터리 역할을 한 후 알터네이터가 전기 공급은 한다고 하시는데...

제가 가장 궁금한 것은 주행 중 150W 의 전력을 꾸준히 사용해야할 때 (자동차 내부 새로운 시스템 추가 설치)

알터네이터에서 생산되는 전력으로 충분히 소활할 수 있는지 궁금합니다.